DISEÑO DE UN EQUIPO DE DESTILACIÓN POR ARRASTRE CON VAPOR MOVIL
S. Zambón i, N. Seniquelii, C. Rendina1, C. Almadai, V. Arochai 1INTI Corrientes
2Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Resistencia snzambon@inti.gob.ar
Introducción
Por sus características de suelos y clima, la
República Argentina constituye una zona
privilegiada para el crecimiento de plantas
aromáticas, tanto autóctonas como foráneas.
En particular, en la zona del noreste argentino
(NEA), especies aromáticas tales como pinos,
eucaliptos, citronela, lemongrass, diversas
variedades de cítricos, entre otras.
Es importante remarcar que la producción
forestal y citrícola de esta región, es una de las
más grandes del país, generando abundante
cantidad de biomasa, que actualmente se
quema, con las conocidas consecuencias
medioambientales y económicas.
Tanto las hojas de los eucaliptos que se
obtienen de los raleos o como desecho de la
industrialización de la madera, como así
también la poda de los cítricos, son una
importante fuente de materia prima para la
obtención
de
aceites
esenciales
comercializables. De esta forma, se puede
agregar valor a la biomasa, obteniendo aceites
esenciales tales como petit grain de distintos
cítricos y eucalipto.
Los aceites esenciales de algunas hojas se
pueden obtener por destilación por arrastre con
vapor. Este tipo de destilación se basa en el
equilibrio de líquidos inmiscibles, donde la
temperatura de ebullición de una mezcla de
dos componentes inmiscibles es inferior a la
temperatura de ebullición de cualquiera de ellos
por separado. El vapor de agua se pone en
contacto con el material vegetal, los vapores de
aceite esencial y agua salen del destilador, se
condensan y se separan en un decantador o
frasco florentino.
El beneficio que otorga un sistema móvil, es
que disminuye el costo del transporte, debido a
que es necesario procesar gran cantidad de
material vegetal, que contiene bajo volumen de
producto.
Objetivo
Diseñar un equipo móvil de destilación por arrastre con vapor de agua para obtención de aceites esenciales utilizando desechos de la producción citrícola y forestal.
Descripción
Se definió la alimentación 2.000 kg/diarios de hojas para procesar que no incluyen ramas gruesas, y la capacidad total del destilador de 3.000 litros. Para mejorar el manejo, se define el diseño para dos destiladores de 1.500 litros cada uno que pueden procesar alrededor de 250 a 300 kg de material vegetal cada 3 hs. La ventaja de este arreglo es que ambos pueden ser utilizados alternativamente, mientras una unidad está en proceso de extracción, la otra está en operación de carga o descarga de material vegetal, esto redunda en un ahorro de tiempo importante para los costos de producción. Una vez cargado, el material vegetal se coloca dentro de un canasto, que impide el contacto directo del material vegetal con el distribuidor de vapor, dentro del tanque y que asegura una buena distribución del vapor al evitar la acumulación de material en una zona. Si bien este sistema reduce la capacidad neta de carga de materia prima dentro del extractor, mejora la calidad del aceite obtenido por sobrecalentamientos. El material de construcción seleccionado fue acero inoxidable AISI 304 con soldadura y pulido tipo sanitario. De esta manera se evitan que los materiales de construcción generen reacciones indeseables en los aceites esenciales, favoreciendo su polimerización o degradación química. Para el diseño del equipamiento se seleccionó un acoplado que cumpla con el requisito de movilidad del sistema, con las siguientes dimensiones 877cm x 243cm x 258cm. El mismo tiene capacidad de carga máxima 21.800 kg. El equipamiento está compuesto por un tanque destilador con sistema interno de distribución de vapor, unido por medio de un cuello de cisne al condensador y frasco florentino. Para el diseño de todos los equipos que lo conforman se utilizó las ecuaciones extraídas de Bandoni (2003), y de Branan (2000). Los equipos auxiliares seleccionados fueron un generador de vapor capaz de producir 8kg/cm2 de presión utilizando como combustible gas o madera, un tanque de PVC de 1.000 l. y una bomba centrífuga para recircular el agua al condensador. Estos equipamientos se
dispondrán en un carretón aunque se necesitará un punto fijo para la dotación de agua y energía eléctrica.
Resultados
Las especificaciones de diseño obtenidas para el tanque y el canasto se observan en la Tabla 1, para el condensador en la Tabla 2 y del frasco florentino en la Tabla 3
Especificaciones de diseño del destilador
Altura del extractor (mm)
2.453
Diámetro del extractor (mm)
2.000
Espesor del extractor (mm)
30
Altura del canasto (mm)
1910
Diámetro del canasto (mm)
1912
Espesor del aislante (mm), lana
25,4
mineral de alta densidad.
Diámetro de cañería de vapor
40
(mm)
Número de perforaciones del
58
distribuidor de vapor
Tabla 1: Tanque destilador con canasto
Especificaciones de diseño del condensador
Área (mm2)
1.820.000
Diámetro externo (mm)
410
Largo (mm)
1.200
Diámetro interno de tubos (mm)
12,7
Número de tubos (mm)
14
Tabla 2: Condensador
Especificaciones de diseño del frasco florentino
Diámetro del cilindro externo
150
(mm)
Largo del cilindro externo (mm)
1.000
Diámetro del cilindro interno
10
(mm)
Largo del cilindro externo (mm)
500
Tabla 3: Frasco Florentino
En la Figura 1 se observa la vista frontal de la distribución de los equipos dentro del acoplado.
Figura 1: Vista frontal de la distribución de equipos dentro del acoplado
Conclusiones
En la región Noreste Argentino existe una importante producción forestal y cítrica, que genera gran cantidad de biomasa que contiene aceites esenciales comercializables. El diseño de equipo de destilación por arrastre con vapor móvil genera la posibilidad de aprovechamiento de dicha biomasa que actualmente se quema. Es importante remarcar que construir el prototipo de este diseño impactaría tanto en la disminución de la generación de gases de efecto invernadero debido a la combustión,
como al aprovechamiento del residuo para obtener productos con valor agregado. Entonces, la obtención de aceites esenciales utilizando las hojas obtenidas de la poda de los cítricos y el raleo de los eucaliptos, generaría una producción forestal y citrícola más ecocompatible y sustentable.
Bibliografía
Bandoni, A. (2003). Los recursos vegetales aromáticos en Latinoamérica. Su aprovechamiento industrial para la producción de aromas y sabores. Editorial CYTED. Buenos Aires. ISBN 987-43-6072-0 Branan, C. (2000). Soluciones prácticas para el ingeniero químico. Editorial Mc Graw Hill. ISBN: 9789701027332
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